[发明专利]一种用于球床高温气冷堆的石墨粉尘捕集装置

说明书

本发明属于核污染防治技术领域，涉及一种用于球床高温气冷堆的石墨粉尘捕集装置。所述的捕集装置外形为球形，自内向外包括内核、过滤层、支撑体、外壳，所述的内核为实心球体，可调节和平衡所述的捕集装置的重量；所述的过滤层包覆在所述的内核的外部，由过滤颗粒填充而成，用于过滤所述的石墨粉尘；多个所述的支撑体连接所述的过滤层与所述的外壳，用于支撑所述的外壳和创造所述的捕集装置的内部空间；所述的外壳表面均匀的开有孔洞。利用本发明的用于球床高温气冷堆的石墨粉尘捕集装置，能够有效的捕集球床高温气冷堆在装填和运行过程中产生的石墨粉尘，解决球床高温气冷堆独有的石墨粉尘污染问题。

技术领域

本发明属于核污染防治技术领域，涉及一种用于球床高温气冷堆的石墨粉尘捕集装置。

背景技术

高温气冷堆(HTR，High Temperature Gas-cooled Reactor)被称为“具有第四代核能系统特征”的先进反应堆堆型。由于采用耐高温的石墨作为慢化剂，采用优异热工性能的氦气和陶瓷型包覆颗粒燃料，使得HTR具有很高的运行温度(750-900℃)和热效率(40％-60％)。目前，我国的HTR由于使用球形燃料元件，例如，清华大学的10MW高温气冷试验堆(HTR-10)和山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)均使用球形燃料元件，因此被归类为球床式高温气冷堆(以下简称“球床堆”)。

在球床堆中，石墨材料由于具有热中子吸收截面小、耐高温和慢化能力强等优点得到广泛使用。以HTR-10为例，反应堆堆芯由65吨石墨材料堆砌而成；燃料元件中的石墨基体材料占到燃料元件体积的90％以上；除去少量控制材料外，基本上全都为石墨类材料。球床堆的燃料装卸采用不停堆的连续装卸方式，这是利用了球形燃料元件可以滚动的特点，从而形成了一个具有流动性的球床堆芯，使得新燃料元件的补给和乏燃料的卸出可以在不停堆的情况下连续进行。

球床堆中的燃料元件在循环过程中会自身以及与其它的石墨构件发生摩擦磨损，并产生石墨粉尘，这些石墨粉尘会对球床堆的安全与正常运行带来一系列的影响。粒度相对比较大的石墨颗粒会在重力作用下，在球床堆堆芯底部堆积，影响燃料元件循环；而粒度相对较小的石墨颗粒，会在氦气冷却剂的携带下，在球床堆反应堆一回路流动，并在一回路的表面和流动死区沉积，从而对设备的维护和检修带来不便。此外，石墨粉尘还会影响蒸发器换热管、发电机、氦风机和压缩机等球床堆设备的工作效率和使用寿命。

裂变产物在石墨颗粒上的滞留实验表明，当反应堆堆芯温度超过1200℃时，从燃料中溢出的裂变碎片将吸附在石墨粉尘颗粒的表面，导致粉尘中铯、锶、碘和氚的含量较高。这不仅使得球床堆的维护变得复杂，而且当反应堆发生破口事故时，一定量的放射性粉尘会在氦气流场的作用下，被携带到堆芯外部，对环境造成放射性污染。

综上所述，有必要对球床堆中石墨粉尘的防治问题进行研究，解决好石墨粉尘的去污问题，这对于球床堆在国内外的进一步推广与应用具有非常积极的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于球床高温气冷堆的石墨粉尘捕集装置，以能够有效的捕集球床高温气冷堆在装填和运行过程中产生的石墨粉尘，解决球床高温气冷堆独有的石墨粉尘污染问题。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种用于球床高温气冷堆的石墨粉尘捕集装置，所述的捕集装置外形为球形，自内向外包括内核、过滤层、支撑体、外壳，

所述的内核为实心球体，可调节和平衡所述的捕集装置的重量；

所述的过滤层包覆在所述的内核的外部，由过滤颗粒填充而成，用于过滤所述的石墨粉尘；

多个所述的支撑体连接所述的过滤层与所述的外壳，用于支撑所述的外壳和创造所述的捕集装置的内部空间；

所述的外壳表面均匀的开有孔洞。